吳其輝，何文強(qiáng)，吳海峰，余 星

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六四大隊(duì)，江西 贛州 341000；2.江西省地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究院，江西 南昌 332000）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

牛欄場(chǎng)礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華南板塊北東部，南嶺構(gòu)造帶與武夷山構(gòu)造帶交匯部位，寧于坳陷南緣，鷹潭—安遠(yuǎn)深斷裂貫穿勘查區(qū)。歷經(jīng)晉寧—加里東構(gòu)造旋回，印支—燕山構(gòu)造旋回和喜馬拉雅構(gòu)造旋回，致使發(fā)育一系列褶皺、斷裂和推覆構(gòu)造。以加里東、印支和燕山運(yùn)動(dòng)最為強(qiáng)烈，地質(zhì)活動(dòng)頻繁，成礦地質(zhì)條件有利。

區(qū)域內(nèi)地層出露主要有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系和第四系。

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)頻繁且強(qiáng)烈，褶皺發(fā)育，斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北東向～北北東向構(gòu)造為主。

區(qū)域內(nèi)地質(zhì)礦物僅出露于礦區(qū)東部一帶，時(shí)代屬晚侏羅世。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層出露簡(jiǎn)單，主要有寒武系、泥盆系、石炭系下統(tǒng)梓山組、中統(tǒng)大埔組及第四系更新統(tǒng)蓮塘組、第四系全新統(tǒng)聯(lián)圩組。

2.1.1 寒武系下統(tǒng)牛角河組（∈1n1）

出露于礦區(qū)北西角，基本層序?yàn)榛揖G色中厚層狀變余細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖～變余粉砂巖～薄層板巖，構(gòu)成旋回性韻律層，夾含泥礫變余粉砂巖、凝灰質(zhì)板巖；下部灰黑色薄層狀含炭板巖、炭質(zhì)板巖較多。

2.1.2 泥盆系上統(tǒng)中棚組（D3z）

分布于礦區(qū)的西部，巖性主要為紫紅色中厚層粉砂巖、中細(xì)粒砂巖及粉砂泥巖夾灰白色砂巖。

2.1.3 石炭系下統(tǒng)梓山組（C1z）

分布于礦區(qū)西南角，以灰綠、灰紫色中薄層粉砂質(zhì)泥巖，粉砂巖和灰黑色薄層炭質(zhì)頁(yè)巖為主，夾灰白色中厚層中粗粒石英砂巖。地質(zhì)礦物極為破碎，裂隙十分發(fā)育。

2.1.4 石炭系中統(tǒng)大埔組（C2d）

分布在礦區(qū)南西角，部分區(qū)段可見(jiàn)肉紅色角礫狀灰質(zhì)地質(zhì)礦物，風(fēng)化面上常見(jiàn)刀砍紋。部分礦石受巖漿熱變質(zhì)影響，出現(xiàn)了重結(jié)晶現(xiàn)象。該地層為本區(qū)勘查工作的重點(diǎn)，產(chǎn)狀150°∠35°，在礦區(qū)受斷裂構(gòu)造局部見(jiàn)有倒轉(zhuǎn)。

2.1.5 第四系更新統(tǒng)蓮塘組（Qplt）

分布于區(qū)內(nèi)的南西部，主要為河床兩側(cè)以及邊緣的山腳局部堆積，由坡積、沖積相亞粘土、粘土及礫石層組成。厚度1m～5m。

2.1.6 第四系全新統(tǒng)聯(lián)圩組（Qhl）

廣泛分布于區(qū)內(nèi)的中東部，主要為河床兩側(cè)以及邊緣的山腳局部堆積，由坡積、沖積相亞粘土、砂及卵石組成。厚度3.6m～20.3m。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，礦區(qū)斷裂主要有北東向大斷裂、東西向斷裂。

東西向斷裂：F1出露于礦區(qū)西北部，礦區(qū)內(nèi)斷續(xù)出露長(zhǎng)100余米，寬2m～4m，走向近東西110°，傾向北北東，傾角40°～60°，充填物主要為石英脈及硅化角礫巖。

北東向大斷裂：區(qū)內(nèi)該方向斷裂構(gòu)造控制著石炭系部分含鈣地層的分布，斷層寬數(shù)十米，延伸大于數(shù)千米，其中：

F2出露于礦區(qū)西部，地表斷續(xù)出露長(zhǎng)700余米，寬1m～2m，走向北東30°，傾向南東，傾角50°～85°，平均65°。礦區(qū)內(nèi)由于受多次活動(dòng)的作用，在構(gòu)造面上可見(jiàn)到石英復(fù)脈及石英脈破碎再膠結(jié)等特征。走向北東，傾向南東，屬壓扭性斷裂構(gòu)造。

F3斷裂：出露于礦區(qū)東南角，沿溝谷地表斷續(xù)出露長(zhǎng)460余米，寬2m～4m，走向北東30°，傾向北西，傾角60°～80°，平均63°。斷裂帶內(nèi)發(fā)育構(gòu)造有脈狀、網(wǎng)脈狀礦石充填。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)概況略圖

2.2.2 節(jié)理裂隙

節(jié)理裂隙發(fā)育影響礦體的分布和地質(zhì)礦物的開(kāi)采利用率。區(qū)內(nèi)礦石因受到區(qū)域北東向斷裂構(gòu)造應(yīng)力影響，節(jié)理裂隙發(fā)育。

區(qū)內(nèi)主要有近東西、北西、北北東、北東向等四組節(jié)理裂隙，但分布不均勻，主要分布于礦區(qū)東南角。礦區(qū)內(nèi)最為發(fā)育的二組節(jié)理方向：一組270°～335°的屬?gòu)埿怨?jié)理，相對(duì)發(fā)育；另一組為剪節(jié)理，方向20°～65°，部分被鈣質(zhì)及硅質(zhì)充填。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)，分布于礦區(qū)東側(cè)，為白鵝序列大塅單元（J3D）。呈巖株?duì)町a(chǎn)出，屬燕山早期花崗巖，巖體嚴(yán)格受鐵山垅—白鵝北東向構(gòu)造控制，侵入于寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)地層中。接觸面較平整，外接觸帶熱液變質(zhì)作用明顯，形成角巖化、矽卡巖化。

巖性為中粒斑狀黑云母花崗巖呈灰色、灰白色，中粒似斑狀粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石，含量約為45%；斜長(zhǎng)石含量約為23%；石英占28%；黑、白云母約為4%。

斑晶為鉀長(zhǎng)石，呈自形、半自形板狀，具格子雙晶和條紋結(jié)構(gòu)，大小8mm～9mm，含量18%。與基質(zhì)的礦物粒徑及結(jié)晶程度差異較大，斜長(zhǎng)石呈半自形板狀，粒徑2mm～3.5mm，石英它形粒狀，粒徑2mm～4mm，黑云母片狀，具綠泥石化蝕變。礦體內(nèi)出露的脈巖有細(xì)?；◢弾r脈和花崗斑巖脈等。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

通過(guò)勘查工作探獲可進(jìn)行開(kāi)采的礦體一個(gè)，礦體賦存于石炭系中統(tǒng)大埔組（C2d）及巖漿巖接觸帶之間，受石炭系地層及巖漿巖雙重作用的控制。礦體在平面上呈四邊形（北東—南西長(zhǎng)度540m，北西～南東寬度210m左右），賦存標(biāo)高為+194m～+100m，鉆探工程控制最深為標(biāo)高-130m左右。礦體巖性為石炭系中統(tǒng)大埔組灰白色、灰色厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，局部夾灰白色白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r（單層厚度在4.5m～8m），礦體控制厚度11.2m～280.42m。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀、帶狀，礦體與地層產(chǎn)狀一致，走向60°左右，傾向146°～155°傾角35°～50°，礦體沿走向、傾向變化較小，厚度變化穩(wěn)定，礦石質(zhì)純、礦物特性穩(wěn)定，偶見(jiàn)有方解石細(xì)脈穿插，夾層少；24個(gè)鉆孔中有7個(gè)孔內(nèi)見(jiàn)小溶洞分布，其規(guī)模一般寬1m～3m，最小0.82m，最大4.77m，平均2.73m。

礦體頂板為梓山組下段中粒石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、頁(yè)巖夾礦層，礦體底板為大埔組灰白色白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r。首采區(qū)北端局部夾白云質(zhì)大理巖，為白云巖、灰質(zhì)白云巖經(jīng)熱接觸變質(zhì)后，原巖礦物成分發(fā)生重結(jié)晶，形成粒狀變晶結(jié)構(gòu)的白云質(zhì)大理巖。礦區(qū)礦體大部分被第四系全新統(tǒng)聯(lián)圩組浮土所覆蓋，僅西南角部分裸露，覆蓋層厚約3.6m～50.4m；礦石風(fēng)化帶不均勻，根據(jù)地表剝土及鉆探工程揭露，近地表5m～10m范圍之內(nèi)，風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，多見(jiàn)刀砍紋。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物成分

牛欄場(chǎng)礦區(qū)地質(zhì)礦物主要為白云石和方解石，其次含水云母、高嶺石等，其中白云石約占70%，方解石約占30%，(CaO+MgO)含量平均54.36%。白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r中礦石礦物成分較簡(jiǎn)單，主要為白云石、方解石，含少量硅質(zhì)及纖維狀生物屑。

研究區(qū)礦石礦物主要為它形粒狀礦石，少量方解石、生物屑組成，主要礦石含量一般為95%。其中結(jié)構(gòu)組分生物屑3%～4%。局部地段礦石中含石英1%～3%，呈不規(guī)則的星散狀分布，少量玉髓、絹（白）云母。粒度較均勻，以0.05mm～0.1mm之間為主、少數(shù)0.1mm～0.3mm之間粒度不大均勻，略成似斑狀。粒狀嵌晶結(jié)構(gòu)，由粒度較均勻的0.05mm～0.1mm的兩種類型礦石相互嵌晶而成。

灰?guī)r主要礦物成分為方解石60%～65%，石英0.5%～1%。粒度不大均勻，小者一般0.005mm～0.01mm之間，中者0.05mm～0.1mm大者0.2mm～0.5mm之間，以中者為主，小者少量，大者偶見(jiàn)。

粒狀嵌晶結(jié)構(gòu)由0.05mm～0.1mm為主的方解石、白云石嵌晶而成，偶見(jiàn)零星的它形粒狀石英，方解石可見(jiàn)有平行菱形解理長(zhǎng)對(duì)角線雙晶紋。

3.2.2 地質(zhì)礦物的化學(xué)成分分析

本次工作鉆孔中采集3件化學(xué)全分析樣品?？v向上礦區(qū)上部以白云巖為主，表現(xiàn)為白云巖夾灰?guī)r、局部區(qū)域含有一定數(shù)量的灰?guī)r，深部與花崗巖接觸處見(jiàn)有矽卡巖；橫向上礦區(qū)北側(cè)含有大理巖，南側(cè)多為白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，在大埔組頂部與梓山組下段接觸處，方解石交代白云石明顯，發(fā)育大理巖化、赤鐵礦化呈現(xiàn)紫紅色。

根據(jù)對(duì)較深部地層鉆孔、淺部地層剝土中采集的化學(xué)樣品分析，礦石主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍。

白云巖：CaO30.31%～44.02%，平均37.57%；MgO 11.48%～22.52%，平均為16.79%；SiO21.45%～3.65%，平均為2.42%；Fe2O30.03%～0.15%，平均為0.08%；Al2O30.05%～0.37%，平均為0.19%。

灰?guī)r：CaO40.22%～56.44%，平均47.61%；MgO0.30%～8.47%，平均為3.01%；SiO22.19%～6.56%，平均為3.21%；Fe2O30.03%～0.14%，平均為0.08%；Al2O30.08%～1.21%，平均為0.36%。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

（1）礦石結(jié)構(gòu)。

礦石結(jié)構(gòu)主要為細(xì)晶-微晶結(jié)構(gòu)，礦石呈半自形-它形微粒狀，粒徑0.08mm～0.12mm。少量交代殘留結(jié)構(gòu)，主要為方解石所交代，方解石呈他形粒狀，交代作用從礦石的晶粒邊緣開(kāi)始，逐漸深入，最后全部被方解石交代。

（2）礦石構(gòu)造。

礦石構(gòu)造為致密塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造。

塊狀構(gòu)造（均一構(gòu)造）：由多種含碳酸鹽礦物組成集合體，形成致密塊狀。

條帶狀構(gòu)造：灰白色厚層狀中、細(xì)晶白云巖夾灰色厚層狀細(xì)晶、粉晶灰?guī)r組成，下部夾淺紫紅色白云巖，形成灰白相間的條帶；多見(jiàn)于近地表的風(fēng)化巖中，表現(xiàn)為暗色礦物鐵質(zhì)析出礦物呈現(xiàn)出紫紅色、褐紅色條帶。

層狀狀構(gòu)造：因古地理沉積環(huán)境不同而沉積白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，形成厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，白云巖。

3.2.4 礦物的物理性能

（1）礦石的吸水率。

測(cè)試結(jié)果表明：礦石的吸水率最高為0.34%，最低為0.06%，平均為0.15%，低于規(guī)定（吸水率≤0.50%）的要求。

（2）機(jī)械強(qiáng)度。

經(jīng)過(guò)取樣測(cè)試，礦石干燥和水飽和壓縮強(qiáng)度最高值分別為122.23MPa和114.58MPa，最低值分別為102.68MPa和95.2MPa，平均值分別為122.3MPa和108.5MPa。礦石壓縮強(qiáng)度基本滿足DZ/T 0291—2015規(guī)定的礦石（干燥和水飽和）壓縮強(qiáng)度≥52MPa的要求。經(jīng)測(cè)試礦石彎曲強(qiáng)度為7.5MPa，滿足DZ/T 0291—2015規(guī)定的礦石（干燥和水飽和）彎曲強(qiáng)度≥7MPa的要求。

（3）體積密度。

礦區(qū)采集小體重樣品35個(gè)，測(cè)試礦石體重2.79～2.89g/cm3，平均值2.83g/cm3，滿足DZ/T0291-2015規(guī)定的≥ 2.80（g/cm3）的要求。

（4）光澤度。

礦區(qū)采集礦石樣品經(jīng)具有資質(zhì)公司進(jìn)行加工測(cè)試，其平均光澤度為82.62度。

（5）耐磨性。

通過(guò)對(duì)3件巖心樣品取樣加工測(cè)試，其耐磨性為12（l/cm3），滿足DZ/T0291-2015規(guī)定的≥10（l/cm3）的要求。

3.3 礦石類型

礦石類型可分為自然類型和工業(yè)類型兩類：

（1）自然類型：礦石屬于碳酸鹽建造化學(xué)沉積及較輕變質(zhì)程度成因的礦床。

（2）工業(yè)類型：地質(zhì)類型：形成塊狀礦石，礦石的顏色、礦石成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造均勻，無(wú)明顯定向變化，制成的成品廣泛用于工業(yè)中。

工藝類型：根據(jù)礦石磨光面的顏色和物理特征，定為“冰裂紋”型。其底色為白-銀灰，布以均勻粗紋無(wú)規(guī)律分布，依其紋路分布或灰線縱貫板面，且紋路分布不均，光度極好，能達(dá)82.62度，它具有質(zhì)地細(xì)膩，光澤度高的特點(diǎn)。

3.4 礦體圍巖和夾石

礦區(qū)內(nèi)礦體頂板為石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、頁(yè)巖夾礦層，底板為白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r，上覆第四系浮土，深部與花崗巖接觸，圍巖為地表坡積、沖積相砂質(zhì)粘土、礫石，灰質(zhì)白云巖，灰?guī)r，砂巖，花崗巖，礦體與圍巖接觸界線分明。首采區(qū)04線ZK0402、08線ZK0804二個(gè)鉆孔巖心中分別有兩層的灰?guī)r夾層，夾石分別編號(hào)為S夾1、S夾2，平均厚度分別為8m、6.15m，與礦體漸變過(guò)渡。

3.5 礦體中色斑、色線發(fā)育情況

礦石中色斑零星少見(jiàn)，色斑主要表現(xiàn)為團(tuán)塊狀方解石和碎裂巖；礦石中局部存在色線，色線主要表現(xiàn)為裂隙充填碳酸鹽細(xì)脈及順層裂隙里充填的碎裂巖帶。首采區(qū)內(nèi)10個(gè)剝土工程中有4個(gè)含有少量色線。

3.6 節(jié)理裂隙發(fā)育特征

節(jié)理裂隙發(fā)育影響礦體的分布和礦石的利用率。區(qū)內(nèi)主要有近東西、北西、北北東、北東向等四組節(jié)理裂隙，但分布不均勻。

礦區(qū)內(nèi)最為發(fā)育的二組節(jié)理方向：一組270°～300°的屬?gòu)埿怨?jié)理，相對(duì)發(fā)育；另一組為剪節(jié)理，方向30°～80°，部分被鈣質(zhì)及硅質(zhì)充填。礦區(qū)節(jié)理裂隙以近東西向、北西向?yàn)橹鳎瑯?gòu)造走向集中于270°～300°、80°～90°和330°～30°。

4 礦石加工技術(shù)性能

4.1 采樣種類、方法及其代表性

牛欄場(chǎng)礦區(qū)內(nèi)礦石各礦物顆粒大小基本一致，且分布均勻，不具定向性能特征。

本次在礦區(qū)南東角剝開(kāi)露頭最好的BT0801號(hào)剝土中人工試采了一件礦石樣品，樣品編號(hào)JG201901，委托具相關(guān)資質(zhì)公司進(jìn)行加工測(cè)試，代表性較好。

樣品規(guī)格為2m（長(zhǎng)）×1.1m（寬）×0.75m（高），樣品體積1.65m3。

4.2 試驗(yàn)種類、方法及結(jié)果

樣品JG201901經(jīng)加工測(cè)試結(jié)果如下：

鋸切性：1.0～2.2m2/h（上海進(jìn)口BM機(jī)械有限公司靜壓鋸）。

磨拋性：連續(xù)磨機(jī)25～35m2/h（臺(tái)灣靖佑機(jī)械有限公司靖佑磨機(jī)）。

光澤度：礦石光澤度為68.10～88.60，平均82.62，≥80度。

4.3 礦物的利用性能評(píng)價(jià)

4.3.1 礦物的加工技術(shù)性能

礦區(qū)內(nèi)礦石經(jīng)化學(xué)和物理性能檢測(cè)檢驗(yàn)，成分穩(wěn)定、礦物組合簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)均勻構(gòu)造單一、礦石顆粒硬度差別不大、機(jī)械強(qiáng)度適中、易于磨平磨光、（微）裂隙發(fā)育程度以及礦物中的包裹體等都符合加工條件，加工技術(shù)性能良好。

4.3.2 產(chǎn)品品種及名稱

產(chǎn)品品種單一，產(chǎn)品底色自然灰白色，基色為白，紋路分布或灰線縱貫板面，且紋路分布不均，光度好為特色。細(xì)晶-顯晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，屬自然類型。

5 礦床成因類型

礦區(qū)含礦地層為石炭系中統(tǒng)大浦組白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，為一套淺海相碳酸鹽巖建造沉積發(fā)育區(qū)，礦床主要受古地理沉積環(huán)境及地層層位控制。由此，按成礦作用、成礦母巖及工業(yè)應(yīng)用類型劃分，礦床成因類型屬化學(xué)沉積及較輕變質(zhì)程度成因的礦床。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，牛欄場(chǎng)地區(qū)白云巖礦床的礦層特征、礦石類型及礦石成因進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)成礦地質(zhì)條件較好，找礦標(biāo)志明顯，為同類型礦山地質(zhì)勘查提供了理論依據(jù)。